施加用于外科手术器械的预载荷张力的系统和相关方法技术方案

一种外科手术系统包括用于张紧元件的动态预加载张力特征，其致动外科手术器械的远端部件。外科手术器械包括位于外科手术器械的近端的底架，安装在底架中的驱动部件，位于外科手术器械的远端的远端部件，耦接在驱动部件中的第一驱动部件和远端部件之间的柔性张紧元件，以及安装在底架中并且耦接到驱动部件中的第二驱动部件的动态预加载张紧器。柔性张紧元件沿路径延伸。动态预加载张紧器被配置成由驱动部件中的第二驱动部件驱动以相对于底架移动，并且被定位成在动态预加载张紧器相对于底架移动时改变柔性张紧元件的路径。

Systems and related methods for applying preload tension to surgical instruments

A surgical system includes a dynamic preload tension characteristic for a tensioning element that actuates a distal component of a surgical instrument. Surgical instruments include a chassis at the proximal end of the surgical instrument, a driving component mounted in the chassis, a distal component at the distal end of the surgical instrument, a flexible tensioning element coupled between the first driving component and the distal component in the driving component, and a dynamic preloading tensioner mounted in the chassis and coupled to the second driving component in the driving component. \u3002 The flexible tensioning element extends along the path. The dynamic preload tensioner is configured to be driven by a second drive component in the drive component to move relative to the chassis, and is positioned to change the path of the flexible tensioner when the dynamic preload tensioner moves relative to the chassis.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】施加用于外科手术器械的预载荷张力的系统和相关方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年10月14日提交的美国临时申请No.62/408,242的权益。在先申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且通过引用并入本申请的公开内容中。
本说明书涉及施加用于外科手术器械(特别是用于外科手术器械的柔性张紧元件)的预加载张力的系统和方法。
技术介绍
在一些情况下，外科手术器械的线缆中的松弛(slack)或低张力可能致使外科手术器械的末端执行器的跳动或不可预测的运动。确保在整个外科手术器械的设计寿命期间存在足够的线缆张力的一种方法是以足够高的张力预加载线缆以抵抗一些预加载的线缆张力降低，特别是当末端执行器可用于推拉、夹紧、夹持或遇到阻力的其他动作时。然而，线缆中的张力预载荷可以增加驱动系统必须施加以操作外科手术器械的力。预载荷可以增加线缆沿着外科手术器械的表面行进的摩擦。预载荷还可以致使其中线缆接触线缆穿过的开口的弯曲表面的摩擦。
技术实现思路
在一个方面，一种计算机辅助外科手术系统包括外科手术器械。外科手术器械包括位于外科手术器械的近端的底架，安装在底架中的驱动部件，位于外科手术器械的远端的远端部件，耦接在驱动部件中的第一驱动部件和远端部件之间的柔性张紧元件以及安装在底架中并耦接到驱动部件中的第二驱动部件的动态预加载张紧器。柔性张紧元件沿路径延伸。动态预加载张紧器被配置成由驱动部件中的第二驱动部件驱动以相对于底架移动并且被定位成在动态预加载张紧器相对于底架移动时改变柔性张紧元件的路径。在另一方面，一种方法包括移动外科手术器械的动态预加载张紧器以增加外科手术器械的柔性张紧元件中的张力。该方法还包括在保持动态预加载张紧器的位置的同时驱动外科手术器械的柔性张紧元件以移动外科手术器械的远端部件。在一些实施方式中，该系统包括操纵器，外科手术器械安装在该操纵器上。操纵器包括例如第一驱动输出和第二驱动输出，第一驱动输出被定位成驱动外科手术器械的驱动部件中的第一驱动部件，第二驱动输出被定位成驱动外科手术器械的驱动部件中的第二驱动部件。在一些实施方式中，该系统还包括存储器和计算机处理器，计算机处理器被配置成执行存储在存储器中的指令以执行操作。操作包括例如驱动驱动部件中的第二驱动部件以将动态预加载张紧器从第一位置移动到第二位置。该方法包括，例如，移动动态预加载张紧器包括驱动驱动部件中的第一驱动部件以将动态预加载张紧器从第一位置移动到第二位置。在一些情况下，当处理器接收到指示器械安装到操纵器的信息时，驱动驱动部件中的第二驱动部件。在一些情况下，操作还包括驱动驱动部件中的第二驱动部件，直到处理器接收到指示达到柔性张紧元件中的预定义张力的信息。该方法包括，例如，在接收到指示达到柔性张紧元件中的预定义张力的信息之后驱动驱动部件中的第二驱动部件。在一些情况下，指示柔性张紧元件中的预定义张力的信息基于驱动第二驱动输出的致动器的扭矩。在一些实施方式中，操作和/或方法包括响应于确定柔性张紧元件中的张力已经达到预定义张力而保持动态预加载张紧器的位置。操作和/或方法包括例如在移动动态预加载张紧器的同时检测柔性张紧元件中的张力。保持动态预加载张紧器的位置包括例如响应于检测到的张力达到预定义张力而保持动态预加载张紧器的位置。在一些情况下，移动动态预加载张紧器包括操作致动器以致使动态预加载张紧器移动。检测柔性张紧元件中的张力包括例如检测由致动器施加的扭矩。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括操作外科手术器械的多个驱动部件中的第二驱动部件。方法和/或操作还包括，例如，操作驱动部件中的第一驱动部件以驱动柔性张紧元件从而移动外科手术器械的远端部件。在一些情况下，操作驱动部件中的第一驱动部件以驱动柔性张紧元件包括操作驱动部件中的第一驱动部件，同时保持动态预加载张紧器的位置。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括将动态预加载张紧器从第一位置移动到第二位置，在第一位置中，柔性张紧元件中存在第一张力，在第二位置中，柔性张紧元件中存在第二张力。在一些实施方式中，在动态预加载张紧器的第一位置处，在柔性张紧元件中存在第一张力。在动态预加载张紧器的第二位置处，例如，在柔性张紧元件中存在第二张力。第二张力例如大于第一张力。在一些情况下，第一张力为零。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括移动动态预加载张紧器，使得可调节的预载荷被施加到柔性张紧元件。在一些实施方式中，动态预加载张紧器被定位成在动态预加载张紧器相对于底架移动时致使可调节的预载荷被施加到柔性张紧元件。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括移动动态预加载张紧器以改变外科手术器械的多个柔性张紧元件中的每一个的路径。在一些实施方式中，该系统包括多个柔性张紧元件，每个柔性张紧元件耦接到安装在底架中的驱动部件。动态预加载张紧器相对于底架可移动，例如，以改变多个柔性张紧元件中的每一个的路径。在一些实施方式中，柔性张紧元件由聚合物材料形成。在一些实施方式中，动态预加载张紧器包括轴向可移动的张紧鼓，使得张紧鼓在张紧鼓旋转时接合柔性张紧元件。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括旋转张紧鼓以致使张紧鼓轴向移动以接合柔性张紧元件。在一些情况下，动态预加载张紧器包括张紧齿轮，该张紧齿轮安装到底架并且沿着斜坡可旋转。在一些情况下，斜坡由底架定义。在一些情况下，张紧鼓耦接到张紧齿轮，使得当张紧齿轮沿着斜坡旋转到外科手术器械的底架时张紧鼓轴向移动。在一些情况下，动态预加载张紧器包括与张紧鼓接合的弹簧，使得静态预载荷被施加到柔性张紧元件。在一些情况下，张紧鼓可移动以压缩弹簧，使得当路径改变时弹簧的线圈彼此接触。在一些实施方式中，方法和/或操作包括在移动动态预加载张紧器之前将静态预载荷施加到柔性张紧元件。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括压缩弹簧，使得当柔性张紧元件中的张力达到预定义张力时弹簧的线圈彼此接触。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括旋转外科手术器械的导螺杆以增加柔性张紧元件中的张力。在一些实施方式中，动态预加载张紧器包括导螺杆和耦接到导螺杆的臂。在一些情况下，旋转导螺杆包括纵向移动外科手术器械的臂以增加柔性张紧元件中的张力。在一些情况下，臂沿着导螺杆纵向可移动，以在导螺杆旋转时改变路径。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括相对于外科手术器械的底架移动外科手术器械的细长主体以增加柔性张紧元件中的张力。在一些实施方式中，外科手术器械包括从底架向远侧延伸的细长主体。细长主体的远端例如耦接到远端部件。细长主体包含例如柔性张紧元件的路径的至少一部分。动态预加载张紧器例如被配置成相对于底架移动细长主体，以在动态预加载张紧器相对于底架移动时改变路径。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括旋转凸轮以接合柔性张紧元件从而增加柔性张紧元件中的张力。在一些实施方式中，动态预加载张紧器包括相对于底架可旋转的凸轮。凸轮的表面例如被配置成接合柔性张紧元件以在凸轮旋转时改变路径。在一些实施方式中，移动动态预加载张紧器包括将动态预加载张紧器移动到多个离散位置中的一个，以将多个离散预载荷中的一个施加到柔性张紧元件。保持动态预加载张紧器的位置包括例如将动态预加载张紧器锁定到多个离散位置中的一个。在一些实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机辅助外科手术系统，其包括外科手术器械，所述外科手术器械包括：底架，其位于所述外科手术器械的近端处；驱动部件，其安装在所述底架中；远端部件，其位于所述外科手术器械的远端处；柔性张紧元件，其耦接在所述驱动部件中的第一驱动部件和所述远端部件之间，其中所述柔性张紧元件沿路径延伸；以及动态预加载张紧器，其安装在所述底架中并且耦接到所述驱动部件中的第二驱动部件，所述动态预加载张紧器被配置成由所述驱动部件中的所述第二驱动部件驱动以相对于所述底架移动，并且被定位以在所述动态预加载张紧器相对于所述底架移动时改变所述柔性张紧元件的所述路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 US 62/408,2421.一种计算机辅助外科手术系统，其包括外科手术器械，所述外科手术器械包括：底架，其位于所述外科手术器械的近端处；驱动部件，其安装在所述底架中；远端部件，其位于所述外科手术器械的远端处；柔性张紧元件，其耦接在所述驱动部件中的第一驱动部件和所述远端部件之间，其中所述柔性张紧元件沿路径延伸；以及动态预加载张紧器，其安装在所述底架中并且耦接到所述驱动部件中的第二驱动部件，所述动态预加载张紧器被配置成由所述驱动部件中的所述第二驱动部件驱动以相对于所述底架移动，并且被定位以在所述动态预加载张紧器相对于所述底架移动时改变所述柔性张紧元件的所述路径。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：操纵器，所述外科手术器械被安装在所述操纵器上，其中，所述操纵器包括：第一驱动输出，其被定位成驱动所述外科手术器械的所述驱动部件中的所述第一驱动部件；以及第二驱动输出，其被定位成驱动所述外科手术器械的所述驱动部件中的所述第二驱动部件。3.根据权利要求2所述的系统，还包括：存储器；以及计算机处理器，其被配置成执行在所述存储器中存储的指令以执行包括驱动所述驱动部件中的所述第二驱动部件以将所述动态预加载张紧器从第一位置移动到第二位置的操作。4.根据权利要求3所述的系统，其中当所述处理器接收到指示所述外科手术器械被安装到所述操纵器的信息时，驱动所述驱动部件中的所述第二驱动部件。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述操作还包括驱动所述驱动部件中的所述第二驱动部件，直到所述处理器接收到指示达到所述柔性张紧元件中的预定义张力的信息。6.根据权利要求5所述的系统，其中指示所述柔性张紧元件中的所述预定义张力的所述信息基于驱动所述第二驱动输出的致动器的扭矩。7.根据权利要求1所述的系统，其中：在所述动态预加载张紧器的第一位置处，在所述柔性张紧元件中存在第一张力；以及在所述动态预加载张紧器的第二位置处，在所述柔性张紧元件中存在第二张力，所述第二张力大于所述第一张力。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一张力为零。9.根据权利要求1所述的系统，其中当所述动态预加载张紧器相对于所述底架移动时，所述动态预加载张紧器被定位成致使可调节的预载荷被施加到所述柔性张紧元件。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述柔性张紧元件由聚合物材料形成。11.根据权利要求1所述的系统，还包括多个柔性张紧元件，每个所述柔性张紧元件耦接到安装在所述底架中的所述驱动部件，其中所述动态预加载张紧器相对于所述底架可移动，以改变多个柔性张紧元件中的每一个的路径。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述动态预加载张紧器包括轴向可移动的张紧鼓，使得当所述张紧鼓旋转时所述张紧鼓接合所述柔性张紧元件。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述动态预加载张紧器包括张紧齿轮，所述张紧齿轮安装到所述底架并且沿着斜坡可旋转。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述斜坡由所述底架限定。15.根据权利要求13所述的系统，其中所述张紧鼓耦接到所述张紧齿轮，使得当所述张紧齿轮沿着所述外科手术器械的所述底架的所述斜坡旋转时所述张紧鼓轴向移动。16.根据权利要求13所述的系统，其中所述动态预加载张紧器包括与所述张紧鼓接合的弹簧，使得静态预载荷被施加到所述柔性张紧元件。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述张紧鼓可移动以压缩所述弹簧，使得当所述路径改变时所述弹簧的线圈彼此接触。18.根据权利要求1所述的系统，其中所述动态预加载张紧器包括导螺杆和耦接到所述导螺杆的臂。19.根据权利要求18所述的系统，其中所述臂沿着所述导螺杆纵向可移动，以在所述导螺杆旋转时改变所述路径。20.根据权利要求1所述的系统，其中所述外科手术器械包括从所述底架向远侧延伸的细长主体，所述细长主体的远端耦接到所述远端部件，并且所述细长主体包含所述柔性张紧元件的所述路径的至少一部分，其中所述动态预加载张紧器被配置成在所述动态预加载张紧器相对于所述底架移动时相对于所述底架移动所述细长主体以改变所述路径。21.根据权利要求1所述的系统，其中所述动态预加载张紧器可锁定到多个离散位置中的一个，以将多个离散预载荷中的一个施加到所述柔性张紧元件。22.根据权利要求1所述的系统，其中所述动态预加载张紧器包括相对于所述底架可旋转的凸轮，其中所述凸轮的表面被配置成接合所述柔性张紧元件以在所述凸轮旋转时改变所述路径。23.根据权利要求1所述的系统，还包括用于可释放地支撑所述外科手术器械的器械驱动单元，所述器械驱动单元包括可操作地连接到所述动态预加载张紧器的驱动输出，使得在所述驱动输出被激活时相对于所述底架移动所述动态预加载张紧器。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述驱动输出可操作以接合所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·威克斯，W·伯班克，T·G·库珀，P·弗拉纳干，N·H·拉格斯德，D·F·小威尔逊，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US